(57)【要約】  実際に用いられる傾斜磁場応答に基づく高周波磁場パルスの変調を可能にし、これによりスライス励起特性の劣化を改善する。そのために、第1の計測シーケンスと、第2の計測シーケンスとを含む撮像パルスシーケンスを実行する。第1の計測シーケンスは第2の計測シーケンスで用いるスライス選択傾斜磁場パルスと同じスライス選択傾斜磁場パルスを用いる。第1の計測シーケンスで計測した磁気共鳴信号の位相を微分し、その結果を用いて高周波磁場パルスの波形を算出する。第2の計測シーケンスでは、算出された波形の高周波磁場パルスをスライス選択傾斜磁場パルスとともに印加し、画像用磁気共鳴信号を計測する。
2011148783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜磁場発生部と、高周波磁場パルスを発生する送信部と、被検体からの磁気共鳴信号を受信する受信部と、撮像パルスシーケンスに基づいて前記傾斜磁場発生部、送信部および受信部を制御する制御部と、を備え、
前記撮像パルスシーケンスは、第1の計測シーケンスと、第2の計測シーケンスとを含み、前記第1の計測シーケンスは前記第2の計測シーケンスで用いるスライス選択傾斜磁場パルスと同じスライス選択傾斜磁場パルスを用いるものであり、
前記制御部は、前記第1の計測シーケンスで計測した磁気共鳴信号を用いて前記送信部が発生する高周波磁場パルスの波形を算出する高周波磁場パルス算出部を備え、前記第2の計測シーケンスにおいて、前記高周波磁場パルス算出部が算出した波形の高周波磁場パルスを前記スライス選択傾斜磁場パルスとともに印加するように前記送信部を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1の計測シーケンスは、読み出し傾斜磁場パルスを前記スライス選択傾斜磁場と同じ軸に印加してエコー信号を収集するシーケンスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御部は、前記第1の計測シーケンスで計測した磁気共鳴信号の位相プロファイルを算出し、当該位相プロファイルを時間方向に微分し、微分後のプロファイルを用いて高周波磁場パルスを変調することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1及び第2の計測シーケンスで用いるスライス選択傾斜磁場は、前記高周波磁場パルスの印加中に強度の変化するスライス選択傾斜磁場であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1及び第2の計測シーケンスで用いるスライス選択傾斜磁場は、立ち上り時間及び立下り時間を有する略台形のプロファイルを有し、
前記制御部は、前記高周波磁場パルスを、当該スライス選択傾斜磁場の立ち上り時間及び／又は立下り時間を含むスライス選択傾斜磁場印加中に印加することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1及び第2の計測シーケンスの高周波磁場パルスは、時間軸方向の形状が非対称形な高周波磁場パルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項6に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1及び第2の計測シーケンスの高周波磁場パルスは、時間軸方向の一点について対称な高周波磁場パルスを半分にした非対称高周波磁場パルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記撮像パルスシーケンスは、スライス選択傾斜磁場の印加条件が異なる複数の第2の計測シーケンスを含み、
前記制御部は、前記第2の計測シーケンスのスライス選択傾斜磁場の印加条件が変更される毎に、変更に先立って、前記第1の計測シーケンスの実行と高周波磁場パルスの波形の算出を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御部は、基本となる高周波磁場パルスを前記位相プロファイルの時間軸に合わせてリスケールすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
磁気共鳴イメージング装置の励起用高周波磁場パルスを変調する方法であって、
第1の高周波磁場パルスと第1のスライス傾斜磁場パルスを印加し、前記第1のスライス傾斜磁場パルスと同じ軸の読み出し傾斜磁場を印加して発生させたエコー信号から位相プロファイルを算出するステップと、
算出した位相プロファイルを時間軸方向に微分するステップと、
前記第1のスライス傾斜磁場パルスと同じ第2のスライス傾斜磁場パルスとともに印加される第2の高周波磁場パルスを、微分後のプロファイルを用いて変調するステップとを含む高周波磁場パルスの変調方法。
【請求項１１】
請求項10に記載の高周波磁場パルスの変調方法であって、
前記変調するステップは、基本となる高周波磁場パルスを前記位相プロファイルの時間軸に合わせてリスケールするステップを含むことを特徴とする高周波磁場パルスの変調方法。
【請求項１２】
請求項10に記載の高周波磁場パルスの変調方法であって、
前記第1および第2のスライス傾斜磁場パルスは、高周波磁場パルス印加中に強度の変化するパルスであることを特徴とする高周波磁場パルスの変調方法。
【請求項１３】
請求項10に記載の高周波磁場パルスの変調方法であって、
前記第1および第2の高周波磁場パルスは、時間軸方向の一点について対称な高周波磁場パルスを半分にした非対称高周波磁場パルスであることを特徴とする高周波磁場パルスの変調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)に関し、特に、半波形の高周波パルスを用いてスライス選択励起し、超短エコー時間(UTE)で信号を計測するUTE撮像に適したMRI装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置では、被検体の原子核スピンを励起して核磁気共鳴信号を発生させる際に、特定の領域を選択して励起するために、高周波磁場パルスとともにスライス選択傾斜磁場を印加する。高周波磁場パルスとしては、通常、対称sinc関数などのエンベロープで変調された高周波が用いられる。sinc関数で変調された高周波磁場を周波数方向にフーリエ変換したプロファイルは矩形であり、スライス傾斜磁場で決まる所定の矩形の領域が励起されることになる。【０００３】
上述した対称関数をエンベロープ(所定の波形)とする高周波磁場パルス(これをフルRFパルスという)に対し、その半分の波形(所定の波形の一部分の波形)の高周波磁場パルス(ハーフRFパルスという)を用いた方法がある(特許文献1、特許文献2など)。ハーフRFパルスは、例えば対称sincパルスをそのピークを中心として時間方向の前後に分けたとき、その前半の波形のみを用いたパルスである。【０００４】
特許文献1等で提案されたUTE撮像では、このハーフRFパルスを適用し、スライス傾斜磁場のリフォーカスパルスを省くとともに、他のTEを増加させる要素、すなわち、位相エンコード傾斜磁場および読み出し傾斜磁場のディフェイズ傾斜磁場をも省くことで、スピン励起から極めて短時間で信号を計測することを可能にしている。このようにUTE撮像ではTEを極めて短くできるため、従来のMRIでは画像化が困難であった横緩和時間T2の短い組織、例えば骨組織等の撮像への応用が期待されている。【０００５】
スライスリフォーカスパルスは、スライス傾斜磁場により分散した磁化の位相をリフォーカスするために印加されるものであるが、UTE撮像ではスライス傾斜磁場の立下げ時間も含めてRFパルスを印加することで、スライスリフォーカスパルスを省くことができる。ただし、傾斜磁場の立下げ時間では、傾斜磁場が所定のスルーレートで変化することになるので、同一スライス厚で励起するためには、このスライス傾斜磁場の変化に応じて、高周波磁場パルスを変化させることが必要となる。スライス傾斜磁場の変化に応じて、高周波磁場パルスを変調するとともに部分的に印加時間を延長し、スライス傾斜磁場による周波数変化に追随した高周波磁場パルスを出力する技術は、VERSE(Variable-Rate Selective Excitation)として知られており(非特許文献1、特許文献3)、特許文献1に記載されたUTE撮像でもこの技術を採用することが記載されている。【０００６】
スライス傾斜磁場による空間的な周波数変化に追随した高周波磁場パルスの計算には、通常、理想形(例えば台形)のスライス傾斜磁場パルスの応答(スルーレート)が用いられるが、実際に印加されるスライス傾斜磁場の応答は必ずしも理想的なスライス傾斜磁場応答ではない。この問題に対し、事前に測定された傾斜磁場応答をもとにハード出力される傾斜磁場応答を校正し傾斜磁場をより理想的な応答に出力する技術が提案されている(非特許文献3)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許5025216号公報
【特許文献２】米国特許5150053号公報
【特許文献３】米国特許4760336号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】JMRI 25:279-289(2007)
【非特許文献２】JMR 78,440-458(1988)
【非特許文献３】Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.11(2004),p628
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
事前に測定された傾斜磁場応答は基準傾斜磁場パルスをもとに測定された傾斜磁場応答であり厳密には実際の撮像で用いられる傾斜磁場応答と異なる。ハーフRFパルスを使用する場合、RFパルスの高出力時間(ピーク出力近辺)で傾斜磁場が変化するタイミング(傾斜磁場のたち下がり時間)となるため、実際の傾斜磁場応答の推定誤差が高周波磁場パルスの変調誤差につながり、顕著な画質劣化となる。具体的にはスライスの励起特性の劣化、スライス厚のずれ、スライス方向のボケ等につながる。UTE撮像では面外からのアーチファクトが生じる。【００１０】
本発明は、実際に用いられる傾斜磁場応答に基づく高周波磁場パルスの変調を可能にし、これによりスライス励起特性の劣化を改善することに、特にUTE撮像における画質を向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題を解決するため、本発明は、実際の計測毎に、簡便にスライス傾斜磁場応答を測定し実際の傾斜磁場応答を用いて高周波磁場パルスを変調する手法を提供する。本発明のMRI装置は、撮像シーケンスと同じスライス傾斜磁場を用いたパルスシーケンスにより計測した磁気共鳴信号からスライス傾斜磁場応答を算出する。スライス傾斜磁場応答を求めるためのパルスシーケンスは、スライス傾斜磁場と同軸方向に読み出し傾斜磁場を印加して磁気共鳴信号を計測する。【００１２】
本発明のMRI装置は、具体的には、傾斜磁場発生部と、高周波磁場パルスを発生する送信部と、被検体からの磁気共鳴信号を受信する受信部と、撮像パルスシーケンスに基づいて前記傾斜磁場発生部、送信部および受信部を制御する制御部と、を備え、前記撮像パルスシーケンスは、第1の計測シーケンスと、第2の計測シーケンスとを含み、前記第1の計測シーケンスは前記第2の計測シーケンスで用いるスライス選択傾斜磁場パルスと同じスライス選択傾斜磁場パルスを用いるものであり、前記制御部は、前記第1の計測シーケンスで計測した磁気共鳴信号を用いて前記送信部が発生する高周波磁場パルスの波形を算出する高周波磁場パルス算出部を備え、前記第2の計測シーケンスにおいて、前記高周波磁場パルス算出部が算出した波形の高周波磁場パルスを前記スライス選択傾斜磁場パルスとともに印加するように前記送信部を制御する。【００１３】
また本発明のMRI装置において、第1の計測シーケンスは、読み出し傾斜磁場パルスを前記スライス選択傾斜磁場と同じ軸に印加してエコー信号を収集するシーケンスであり、前記制御部は、前記第1の計測シーケンスで計測した磁気共鳴信号の位相プロファイルを算出し、当該位相プロファイルを時間方向に微分し、微分後のプロファイルを用いて高周波磁場パルスを変調する。【００１４】
本発明のMRI装置は、高周波磁場パルスが時間軸方向に非対称なパルス例えば時間軸方向に対称なパルスを半分にしたパルスである撮像パルスシーケンスや、高周波磁場パルスの印加中に傾斜磁場パルスの強度が変化する撮像パルスシーケンス例えば傾斜磁場パルスの立下りや立ち上り時間にも高周波磁場パルスを印加する撮像パルスシーケンスを備えたMRI装置に適用することができる。【００１５】
本発明の高周波磁場パルスの変調方法は、MRI装置の励起用高周波磁場パルスを変調する方法であって、第1の高周波磁場パルスと第1のスライス傾斜磁場パルスを印加し、前記第1のスライス傾斜磁場と同じ軸の読み出し傾斜磁場を印加して発生させたエコー信号から位相プロファイルを算出するステップと、算出した位相プロファイルを時間軸方向に微分するステップと、前記第1のスライス傾斜磁場パルスと同じ第2のスライス傾斜磁場パルスとともに印加される第2の高周波磁場パルスを、微分後のプロファイルを用いて変調するステップとを含むものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のMRI装置によれば、撮像の直前に実際の傾斜磁場応答を測定し、その計測データを用いて高周波磁場パルスを変調するので、傾斜磁場応答の推定誤差に伴うスライス励起特性の劣化のない画像を得ることができる。特に、ハーフRFパルスを用いたUTE撮像において、アーチファクトのない良好な画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明が適用されるMRI装置の全体概要を示す図
【図２】本発明の第1の実施形態による撮像手順を示す図
【図３】本発明のMRI装置が備えるパルスシーケンスの一例を示す図
【図４】傾斜磁場応答の算出手順を示す図
【図５】事前計測されたエコー信号を時間方向に微分した結果の一例を示す図
【図６】高周波磁場パルス形状の算出手順を示す図
【図７】(a)〜(c)は、図6の手順のうちリスケールの概念を説明する図である。
【図８】(a)は事前計測のデータから計算された傾斜磁場の形状を示す図、(b)は計算された高周波磁場パルスの変調結果を示す図である。
【図９】本発明の第2の実施形態による撮像手順を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1に本発明が適用されるMRI装置の全体構成図を示す。MRI装置は、図1に示すように、主として、被検体10の周囲に均一な静磁場を発生する静磁場発生系11と、静磁場に直交する3軸方向(x、y、z)の磁場勾配を与える傾斜磁場発生系12と、被検体10にRFパルスを印加する高周波磁場発生系13と、被検体10から発生する磁気共鳴信号(MR信号)を検出する受信系14と、受信系14が受信したMR信号を用いて被検体の断層画像やスペクトルなどを再構成する再構成演算部15と、傾斜磁場発生系12、高周波磁場発生系13および受信系14の動作を制御する制御系16を備えている。
【００１９】
静磁場発生系11は、図示していないが、永久磁石や超電導磁石などの磁石が配置され、磁石のボア内に被検体が置かれるようになっている。傾斜磁場発生系12は3軸方向の傾斜磁場コイル121と、これら傾斜磁場コイル121を駆動する傾斜磁場電源122とからなる。高周波磁場発生系13は、高周波発振器131と、高周波発振器131が発生する高周波信号を変調する変調器132と、変調された高周波信号を増幅する高周波増幅器133と、高周波増幅器133からの高周波信号を受けて高周波磁場パルスを被検体10に照射する照射コイル134とからなる。
【００２０】
RFパルスの周波数および波形(エンベロープ)は、それぞれ、高周波発振器131の周波数および変調器132からの変調信号によって決まり、制御系16の制御により変調器132からの変調信号を変更することにより所望の波形のRFパルスを出力することができる。
【００２１】
受信系14は、被検体10からのMR信号を検出する受信コイル141と、受信コイル141が検出した信号を受信する受信回路142と、受信回路142で受信したアナログ信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換するA/D変換器143とからなる。A/D変換器143から出力されるデジタル信号は再構成演算部15で、補正計算、フーリエ変換などの演算が施され、画像が再構成される。再構成演算部15における処理結果は、ディスプレイ17に表示される。
【００２２】
制御系16は、上述した装置全体の動作を制御するもので、特に、傾斜磁場発生系12、高周波磁場発生系13及び受信系14の動作を撮像方法によって決まる所定のタイミングで制御するためにシーケンサ18と、制御に必要なパラメータ等を記憶する記憶部(図示せず)などを備えている。制御系16、また、後述するRFパルスの波形を決めるための演算やパルスシーケンスの作成を行い、結果をシーケンサ18を介して変調器132等の送信系13および傾斜磁場発生系12に渡す。シーケンサ18で制御される各磁場パルス発生のタイミングは、パルスシーケンスと呼ばれ、各種のパルスシーケンスが予め記憶部に格納されており、所望のパルスシーケンスを読み出し実行することにより撮像が行なわれる。本発明のMRI装置では、パルスシーケンスとして後述するUTE撮像のパルスシーケンスが備えられている。
【００２３】
制御系16および再構成演算部15は、それら内部の処理に必要な条件などをユーザーが設定するためのユーザーインターフェイスを備えている。このユーザーインターフェイスを通して、撮像方法の選択やパルスシーケンスの実行に必要なパラメータの設定が行なわれる。
【００２４】
本発明のMRI装置は、上述の構成において、UTE撮像等の、スライス傾斜磁場パルスが変化する間に印加されるRFパルスを、そのスライス傾斜磁場パルスに対応して制御することに特徴がある。以下、RFパルスの制御手法に主眼を置いて、本発明のMRI装置の動作の実施の形態を説明する。
【００２５】
＜第1の実施の形態＞
図2に本実施の形態の動作手順を、図3に本実施の形態によるパルスシーケンス図を示す。
図2に示すように、本実施の形態の撮像は、傾斜磁場パルスを測定するための事前計測100と、事前計測の結果から決定されるRFパルス形状を用いた本計測200とで構成される。
【００２６】
事前計測100は、本計測200で用いられるスライス傾斜磁場と同じ条件で印加されるスライス傾斜磁場の出力を算出するための計測であり、図3に示す事前計測パルスシーケンス310の実行ステップ110とそれに続く傾斜磁場出力(実際の傾斜磁場の応答)の計算ステップ120とからなる。本計測200は、本実施の形態では、UTE撮像シーケンスに基づく計測であり、事前計測100で算出された傾斜磁場応答を用いたRFパルスの計算ステップ210と、計算ステップ210で算出されたRFパルスを用いた撮像パルスシーケンス320の作成ステップ220と、作成された撮像シーケンス320の実行ステップ230とからなる。
【００２７】
撮像パルスシーケンス320は、公知のUTE撮像シーケンスである。簡単に説明すると、図3の右側に示したように、ハーフRFパルス321をスライス傾斜磁場パルス322とともに印加し、2軸方向の読み出し傾斜磁場324、325を印加しながら信号を計測326する。UTE撮像は、ハーフRFパルスを用いるとともに、読み出し傾斜磁場324、325の立ち上り時点から信号計測326を開始し、ディフェイズのための傾斜磁場を不要にすることにより、極めて短いTEの信号計測を可能にしている。
【００２８】
上記計測326を、ハーフRFパルス321と同時に印加するスライス傾斜磁場パルス323の極性を異ならせて繰り返し、一対の信号を得る。ハーフRFパルスによる励起で得られるエコーは、k空間のスライス軸を考えたときに、その原点から片側の計測データであるが、スライス傾斜磁場の極性を異ならせた2回の計測で得た信号を複素加算することにより、フルRFパルスを用いたときと等価な信号を得ることができる。
【００２９】
これら一対の計測を読み出し傾斜磁場の強度を変えて繰り返すことにより、2次元の画像再構成に必要なデータを得ることができる。
このような本撮像パルスシーケンスを踏まえて、以下、図2に示す各ステップの詳細を説明する。
【００３０】
＜＜ステップ110＞＞
事前計測パルスシーケンス310を実行する。事前計測パルスシーケンス310では、図3の左側に示したように、本撮像パルスシーケンス320のスライス傾斜磁場322と同じスライス傾斜磁場312を印加しながら、ハーフRFパルス311を印加した後、読み出し傾斜磁場314、315をスライス傾斜磁場と同じ軸に印加してエコー信号を計測317する。続けて、本撮像パルスシーケンス320のスライス傾斜磁場323と同じスライス傾斜磁場313を印加しながら同様の計測319を行い、エコー信号を得る。
【００３１】
この事前計測パルスシーケンス310は、読み出し傾斜磁場314、315をスライス傾斜磁場312、313と同軸方向に印加することが特徴であり、これによりスライス傾斜磁場応答の情報をエコー信号から算出可能となる。なお、図3の事前計測では、本計測320で用いる正負一対のスライス傾斜磁場に対応して、スライス傾斜磁場312、313の極性を異ならせた2回の計測を行っているが、一方の極性の傾斜磁場パルスを用いた計測を行い、その結果から他方の極性の傾斜磁場パルス応答を推定(符号を反転させる)することも可能である。
【００３２】
＜＜ステップ120＞＞
ステップ110で得た一対のエコー信号を用いて、傾斜磁場パルス312、313を算出する。本ステップ120の詳細を図4に示す。
【００３３】
まず、2回の計測で得られた信号(複素信号)のそれぞれについて、信号の位相プロファイルを求める(ステップ121)。位相は、複素信号の実部と虚部とのアークタンジェントを計算することにより算出することができ、以下、説明するように、実際に印加されたスライス傾斜磁場の積分値に比例する。なお全てのサンプル点について計算された位相の全体を位相プロファイルという。
【００３４】
読み出し傾斜磁場をスライス傾斜磁場の軸に印加することによって計測された信号の横磁化は、次式(1)で表わすことができる。
【００３５】
【数１】
2011148783.tif 000003
ここで、ｘはスライス方向の位置、M0は初期磁化、rf(t)は高周波磁場パルス、G(s)はスライス方向の傾斜磁場パルスであり、時間軸ｓ方向の傾斜磁場強度を表している。
【００３６】
事前計測により計算されるエコー信号m(t)は、式(2)に示すように、式(1)の積分記号の中の式で表される。
【００３７】
【数２】
2011148783.tif 000004
そして、取得したエコー信号の位相φ(t)は式(3)で表される。
【００３８】
【数３】
2011148783.tif 000005
すなわち、ステップ121では、式(3)の左辺が求められ、それはG(s)を積分したものに比例する。
【００３９】
次にステップ121で求めた計測信号の位相プロファイルを時間軸(t)方向に微分する(ステップ122)。位相プロファイルを微分した結果は、式(4)に示すように、傾斜磁場パルスに比例したものとなる。なお式(4)では、位相の時間軸tに合わせて、G(s)をG(t)と表記している。
【００４０】
【数４】
2011148783.tif 000006
位相を微分した結果に対し、下記のマスクmask(t)を掛けて式(5)によりG(t)を抽出する(ステップ123)。
【００４１】
【数５】
2011148783.tif 000007
こうして傾斜磁場パルスの出力G(t)を求めることができる。
【００４２】
図5に、事前計測によって得られたエコー信号501と、その位相を時間方向に微分したプロファイル502(上記式(4)で得られた結果)を示す。図5(b)は、(a)の主要部分を拡大した図である。
【００４３】
＜＜ステップ210＞＞
ステップ120で得られた傾斜磁場パルス出力G(t)をもとに、本撮像で用いるハーフRFパルスの形状を算出する。すなわち、本撮像パルスシーケンスとして設計されたハーフRFパルスを、ステップ120で得られた傾斜磁場出力G(t)で変調する。本ステップ210の詳細を図6に示す。
【００４４】
まず本計測パルスシーケンスの高周波磁場パルスとして設計されたハーフRFパルス(以下、オリジナルのRFパルスという)rfのサンプル時間のリスケールを行う(ステップ211、212)。RFパルスによる励起の印加中に傾斜磁場が変化する場合、k空間のスライス方向(kz方向)のサンプル間隔k(t)も変化し等間隔ではなくなる。一方、RFパルスをハード制御する場合は、等間隔のサンプル間隔で制御される。変化するkz方向のサンプル間隔に対応して、RFパルスの時間間隔を変更する処理がリスケールである。
【００４５】
リスケールの概念を、フルRFパルスを用いた場合の励起を例にして図7により説明する。図中、(a)は、傾斜磁場パルスの強度が一定であるときにRFパルスを印加する一般的なスライス励起を示し、(b)は傾斜磁場パルスがRFパルス印加中に変化するスライス励起を示しており、横軸は時間軸である。(b)では、RFパルス印加中の傾斜磁場パルス強度が、両端の領域701、703で一定で、中央の領域702で減少している。この場合、スライス方向のk空間走査(kz走査)は、(c)の上側のkz軸に示すように、kz方向のサンプル間隔が、中央の領域702で領域701、703より狭くなっている。これを、(c)の下側のkz軸に示すように、等間隔にする処理がリスケールであり、このことは、(a)に示すRFパルス波形を傾斜磁場強度変化すなわちkz空間でのサンプル間隔に合わせて時間軸方向に延長することを意味する。
【００４６】
具体的には、式(6)で示すように、ステップ120で得られた傾斜磁場パルスG(s)の累積和Gsum(t)を作成し(ステップ211)、それを最大値Max(Gsum(t))で正規化し、その割合で時間方向のサンプル間隔tをリスケールする(ステップ212)。
【００４７】
【数６】
2011148783.tif 000008
ここで、k(t)はk空間のスライス方向のサンプル点と等価である。
【００４８】
オリジナルのRFパルスrf(k(t))をリスケールしたものは時間軸方向に延長されているので、時間方向に等間隔のサンプル点の値を補間してrf(t’)を作成する(t’は0〜Tの範囲の等間隔のサンプル点である)(ステップ213)。
【００４９】
最後に、リスケール後のrf(t’)と、ステップ120で得られた傾斜磁場出力G(t)とを用いて、本撮像のRFパルス311(RF(t’))を式(7)によりを計算する(ステップ214)。
【００５０】
【数７】
2011148783.tif 000009
式(7)中、G(t)_maxはG(t)の最大値である。すなわち、rf(t’)にG(t)を最大値で正規化したものを掛けることにより、RF(t’)が求められる。
【００５１】
図8(a)に理想的な傾斜磁場パルスに対して本実施の形態で計測された傾斜磁場パルスの応答(式(5)の結果)を、図8(b)に本実施の形態で計測された傾斜磁場パルスの応答を用いて、高周波磁場パルスを変調した結果(式(7)の結果)を示す。
【００５２】
＜＜ステップ220＞＞
ステップ210で算出されたRFパルスRF(t’)を用いて、本計測の撮像パルスシーケンスを作成する。
【００５３】
＜＜ステップ230＞＞
ステップ210で作成された撮像パルスシーケンスを実行する。このパルスシーケンスは、図3に示すパルスシーケンス320を基本として、ハーフRFパルス形状が変調されたものであり、それ以外のパルスは前述したとおりである。読み出し傾斜磁場を異ならせて繰り返し計測を行い、得られたMR信号(2Dデータ)を再構成演算部15に送る。再構成演算部15は、このMR信号を用いて画像を再構成し、ディスプレイ17に表示するとともに、必要に応じて、図示しない記憶媒体に記憶したり、他のモダリティに転送する。
【００５４】
本実施の形態によれば、撮像の直前に実際の傾斜磁場応答を測定する手段とその計測データを用いて高周波磁場パルスを変調する手段を備えたことにより、ハーフRFパルスを用いたUTE撮像において、アーチファクトのない良好な画質を得ることができる。
【００５５】
＜第2の実施の形態＞
次に、本発明を、スライス選択の条件を変更しながら連続して撮像するMRI装置に適用した実施の形態を説明する。本実施の形態が対象とする連続撮像として、例えば、関節の屈折動作等の被検体動作に応じてスライス断面や撮像条件をインタラクティブに変更しながら撮像する動態撮像や、3D撮像から2D撮像に切り替える撮像などがある。
【００５６】
図9に本実施の形態の撮像手順を示す。本実施の形態においても、本計測に先立って、本計測で用いるRFパルスの形状を決定するために、傾斜磁場パルスの応答の事前計測を行うことは第1の実施の形態と同じである。すなわち、本実施の形態においても、本計測の撮像パルスシーケンスで用いるスライス傾斜磁場と同じスライス傾斜磁場を用いて、図3に示す事前計測のパルスシーケンス310を実行し、エコー信号を得る(ステップ901)。得られたエコー信号の位相を求め、それを微分することによりスライス傾斜磁場の応答を算出する。
【００５７】
次いで算出されたスライス傾斜磁場の応答を用いて、本計測で用いるRFパルスの波形を計算し、続く本撮像では計算されたRFパルスを用いて撮像パルスシーケンスを実行する(ステップ902)。RFパルスの波形計算は、第1の実施の形態と同様に、図4および図6に示す手順に従い行う。
【００５８】
本計測後に、スライス厚および/またはスライス断面の変更があった場合には(ステップ904)、事前計測ステップ901に戻り、スライス傾斜磁場応答の測定、RFパルス波形の計算を行い、変更したスライス条件で本計測を行う。スライス条件の変更がない場合には、撮像が終了するまで本計測を繰り返す(ステップ903)。
【００５９】
本実施の形態によれば、スライス条件の変更に連動して、リアルタイムでRFパルスを変更することができ、スライス傾斜磁場の応答が撮像中に変化する撮像においても良好な画像を得ることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態として本発明をUTE撮像に適用した各実施形態を説明したが、本発明はUTE撮像のみならず、RFパルスによる励起中にスライス傾斜磁場強度が変化するパルスシーケンスであれば、適用することが可能である。そのような撮像として、例えば、二次元シリンダー型励起(Magn.Reson.Med.,17(2):390-401,1991,J.Magn.Reson.,87:639−645，1990)などが挙げられ、いずれの場合にも、事前計測において、本計測とスライス傾斜磁場パルスを用い、読み出し傾斜磁場をスライス軸にして信号を計測することにより、計測された信号からスライス傾斜磁場応答を計算によって求めることができる。
【符号の説明】
【００６１】
11  静磁場発生系、12  傾斜磁場発生系、13  高周波磁場発生系、14  受信系、15  再構成演算部、16  制御系、17  ディスプレイ、18  シーケンサ
【図１】
2011148783.tif 000010
【図２】
2011148783.tif 000011
【図３】
2011148783.tif 000012
【図４】
2011148783.tif 000013
【図５】
2011148783.tif 000014
【図６】
2011148783.tif 000015
【図７】
2011148783.tif 000016
【図８】
2011148783.tif 000017
【図９】
2011148783.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月20日(2012.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜磁場発生部と、高周波磁場パルスを発生する送信部と、被検体からの磁気共鳴信号を受信する受信部と、撮像パルスシーケンスに基づいて前記傾斜磁場発生部、送信部および受信部を制御する制御部と、を備え、
前記撮像パルスシーケンスは、第1の計測シーケンスと、第2の計測シーケンスとを含み、前記第1の計測シーケンスは前記第2の計測シーケンスで用いるスライス選択傾斜磁場パルスと同じスライス選択傾斜磁場パルスを用いるものであり、
前記制御部は、前記第1の計測シーケンスで計測した磁気共鳴信号を用いて前記送信部が発生する高周波磁場パルスの波形を算出する高周波磁場パルス算出部を備え、前記第2の計測シーケンスにおいて、前記高周波磁場パルス算出部が算出した波形の高周波磁場パルスを前記スライス選択傾斜磁場パルスとともに印加するように前記送信部を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1の計測シーケンスは、読み出し傾斜磁場パルスをスライス選択傾斜磁場と同じ軸に印加してエコー信号を収集するシーケンスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御部は、前記第1の計測シーケンスで計測した磁気共鳴信号の位相プロファイルを算出し、当該位相プロファイルを時間方向に微分し、微分後のプロファイルを用いて高周波磁場パルスを変調することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1及び第2の計測シーケンスで用いるスライス選択傾斜磁場は、前記高周波磁場パルスの印加中に強度の変化するスライス選択傾斜磁場であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1及び第2の計測シーケンスで用いるスライス選択傾斜磁場は、立ち上り時間及び立下り時間を有する略台形のプロファイルを有し、
前記制御部は、前記高周波磁場パルスを、当該スライス選択傾斜磁場の立ち上り時間及び／又は立下り時間を含むスライス選択傾斜磁場印加中に印加することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1及び第2の計測シーケンスの高周波磁場パルスは、時間軸方向の形状が非対称形な高周波磁場パルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項6に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第1及び第2の計測シーケンスの高周波磁場パルスは、時間軸方向の一点について対称な高周波磁場パルスを半分にした非対称高周波磁場パルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記撮像パルスシーケンスは、スライス選択傾斜磁場の印加条件が異なる複数の第2の計測シーケンスを含み、
前記制御部は、前記第2の計測シーケンスのスライス選択傾斜磁場の印加条件が変更される毎に、変更に先立って、前記第1の計測シーケンスの実行と高周波磁場パルスの波形の算出を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御部は、基本となる高周波磁場パルスを前記位相プロファイルの時間軸に合わせてリスケールすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
磁気共鳴イメージング装置の励起用高周波磁場パルスを変調する方法であって、
第1の高周波磁場パルスと第1のスライス傾斜磁場パルスを印加し、前記第1のスライス傾斜磁場パルスと同じ軸の読み出し傾斜磁場を印加して発生させたエコー信号から位相プロファイルを算出するステップと、
算出した位相プロファイルを時間軸方向に微分するステップと、
前記第1のスライス傾斜磁場パルスと同じ第2のスライス傾斜磁場パルスとともに印加される第2の高周波磁場パルスを、微分後のプロファイルを用いて変調するステップとを含む高周波磁場パルスの変調方法。
【請求項１１】
請求項10に記載の高周波磁場パルスの変調方法であって、
前記変調するステップは、基本となる高周波磁場パルスを前記位相プロファイルの時間軸に合わせてリスケールするステップを含むことを特徴とする高周波磁場パルスの変調方法。
【請求項１２】
請求項10に記載の高周波磁場パルスの変調方法であって、
前記第1および第2のスライス傾斜磁場パルスは、高周波磁場パルス印加中に強度の変化するパルスであることを特徴とする高周波磁場パルスの変調方法。
【請求項１３】
請求項10に記載の高周波磁場パルスの変調方法であって、
前記第1および第2の高周波磁場パルスは、時間軸方向の一点について対称な高周波磁場パルスを半分にした非対称高周波磁場パルスであることを特徴とする高周波磁場パルスの変調方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
制御系16は、上述した装置全体の動作を制御するもので、特に、傾斜磁場発生系12、高周波磁場発生系13及び受信系14の動作を撮像方法によって決まる所定のタイミングで制御するためにシーケンサ18と、制御に必要なパラメータ等を記憶する記憶部(図示せず)などを備えている。制御系16、また、後述するRFパルスの波形を決めるための演算やパルスシーケンスの作成を行い、結果をシーケンサ18を介して変調器132等の高周波磁場発生系13および傾斜磁場発生系12に渡す。シーケンサ18で制御される各磁場パルス発生のタイミングは、パルスシーケンスと呼ばれ、各種のパルスシーケンスが予め記憶部に格納されており、所望のパルスシーケンスを読み出し実行することにより撮像が行なわれる。本発明のMRI装置では、パルスシーケンスとして後述するUTE撮像のパルスシーケンスが備えられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
事前計測100は、本計測200で用いられるスライス傾斜磁場と同じ条件で印加されるスライス傾斜磁場の出力を算出するための計測であり、図3に示す事前計測パルスシーケンス310の実行ステップ110とそれに続く傾斜磁場出力(実際の傾斜磁場の応答)の計算ステップ120とからなる。本計測200は、本実施の形態では、UTE撮像シーケンスに基づく計測であり、事前計測100で算出された傾斜磁場応答を用いたRFパルスの計算ステップ210と、計算ステップ210で算出されたRFパルスを用いた撮像パルスシーケンス320の作成ステップ220と、作成された撮像パルスシーケンス320の実行ステップ230とからなる。
【国際調査報告】
2011148783.tif 000019
2011148783.tif 000020